交通燈控制電路實(shí)習(xí)報(bào)告

1、單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告（論文） 題目 交通燈控制器專業(yè)班級： 應(yīng)用電子技術(shù)教育101班姓名： 路 珍 時(shí) 間： 2013.6.32013.6.23 指導(dǎo)教師： 孔曉紅、邵峰、秦國慶 2013年 6 月 19 日基于單片機(jī)控制的交通燈控制器一 設(shè)計(jì)要求（一）基本功能1. 顯示： 東西和南北方向各一組（紅、黃、綠）指示燈，按一般交通規(guī)則進(jìn)行循環(huán)順序開通和斷開。2. 東西和南北方向分別具備”可急車強(qiáng)通控制”。 （二）擴(kuò)展功能1可增加人性化的語音播報(bào)管理功能2隨時(shí)間變化,夜間自動(dòng)調(diào)整循環(huán)的時(shí)間二計(jì)劃完成時(shí)間 三周1第一周完成軟件和硬件的整體設(shè)計(jì)，同時(shí)按要求上交設(shè)計(jì)報(bào)告一份。2第二周完成軟件的

2、具體設(shè)計(jì)和硬件的制作。3第三周完成軟件和硬件的聯(lián)合調(diào)試。目 錄1引言12總體設(shè)計(jì)方案12.1設(shè)計(jì)思路12.1.1設(shè)及步驟22.2設(shè)計(jì)流程圖23設(shè)計(jì)原理分析33.1指示燈控制電路的設(shè)計(jì)33.2最小系統(tǒng)電路33.3時(shí)間顯示電路的設(shè)計(jì)33.4緊急強(qiáng)通控制電路的設(shè)計(jì)43.5主要芯片44結(jié)束語6參考文獻(xiàn)6附錄1 源程序7附錄2 交通燈控制仿真圖12附錄3 原理圖 13交通燈控制器應(yīng)教101班 路珍摘要：本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)控制交通燈來模擬實(shí)現(xiàn)十字路口的基本控制。交通燈的點(diǎn)亮采用發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)，時(shí)間的顯示采用共陽極雙位七段數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。通過給單片機(jī)燒寫程序使電路按一般交通規(guī)則進(jìn)行循環(huán)順序開通點(diǎn)亮，并使東西和南北

3、方向分別具備“可急車強(qiáng)通控制”。關(guān)鍵詞：單片機(jī)AT89C51 八位驅(qū)動(dòng)器74LS245 LED指示燈 共陽極雙位數(shù)碼管1 引言今天，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1914年，電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在

4、地下，當(dāng)車輛接近時(shí),紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下喇叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。1968年，聯(lián)合國道路交通和道路標(biāo)志信號協(xié)定對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近

5、停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸中出現(xiàn)了一些傳統(tǒng)方法難以解決的問題。道路擁擠現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，造成的經(jīng)濟(jì)損失越來越大，并一直保持大比例的增長?，F(xiàn)在交通系統(tǒng)已不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。由于生活水平的提高，人們對交通運(yùn)輸?shù)陌踩约胺?wù)水平提出了更高的要求。在交通中管理引入單片機(jī)交通燈控制代替交管人員在交叉路口服務(wù)，有助于提高交通運(yùn)輸?shù)陌踩浴⑻岣呓煌ü芾淼姆?wù)質(zhì)量。 中國車輛數(shù)量不斷增加，交通控制在未來的交通管理中起著越來越重要的作用。智能交通燈的管理比重修一條馬路無論在經(jīng)濟(jì)、交通運(yùn)行速率上都有很好的效益、更加節(jié)約資源。使交管人員有更多的精力投入到管理整個(gè)城市交通控制，帶

6、來更大的經(jīng)濟(jì)和社會效益,為創(chuàng)造美好的城市交通形象發(fā)揮更多的作用。2 總體設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)思路該電路圖主要由AT89C51單片機(jī)，紅綠燈顯示部分，數(shù)字顯示部分，晶振電路，中斷部分以及若干電阻組成。其中AT89C51單片機(jī)作為控制核心，控制整個(gè)交通燈系統(tǒng)；紅綠燈顯示部分選擇三個(gè)相同規(guī)格的交通燈，由P1口引出總線先連接100歐姆的上拉電阻，后連接對應(yīng)的東西和南北的指示燈接口，由單片機(jī)的高電平信號控制紅綠燈顯示，從而實(shí)現(xiàn)對各路口通車與否的控制；數(shù)碼管顯示電路采用兩位LED共陽雙位數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描方式對剩余時(shí)間進(jìn)行顯示，把數(shù)碼管的數(shù)據(jù)輸入端的腳按A、B、C、D、E、F、G的順序分別接在P0.0-P0

7、.6的口上，由于等待時(shí)間相同數(shù)碼管，故此處僅采用一組進(jìn)行模擬顯示，本設(shè)計(jì)的電路東西和南北的等待時(shí)間分別為20S和25S；在P3.2引腳接入一自動(dòng)復(fù)位按鈕，當(dāng)發(fā)生突發(fā)狀況時(shí)按下此按鈕系統(tǒng)就轉(zhuǎn)化到緊急處理情況，這時(shí)便可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)10S對特種車輛自動(dòng)方行。晶振電路部分接入了兩個(gè)33pf的電容和12M晶振給單片機(jī)提供工作信號脈沖。 21.1 設(shè)計(jì)步驟 （1）通過查閱專業(yè)資料，深入了解電路的工作原理。 （2）確立設(shè)計(jì)方案，依照有限的元器件設(shè)計(jì)交通燈的循環(huán)控制及時(shí)間顯示。 （3）編寫程序代碼，程序分析與調(diào)試。 （4）實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)，并在PROTEUS平臺實(shí)現(xiàn)仿真。（5）用Altium8.3進(jìn)行PCB板制作。2

8、.2 設(shè)計(jì)流程圖（圖1）黃燈閃5s；南北方向綠燈亮25s,東西方向紅燈亮；東西南北均紅燈亮10s緊急強(qiáng)通開關(guān)單片機(jī)AT89C51開始東西綠燈亮20s,南北紅燈亮；黃燈閃5s； ON OFF圖1 總體流程圖3 設(shè)計(jì)原理分析3.1 指示燈控制電路的設(shè)計(jì)本電路的指示燈分為南北和東西各一組（紅、黃、綠），分別由單片機(jī)的P1.0-P1.5口控制。假設(shè)南北是主干道，東西是次干道。故為加大主干道的車流量，設(shè)時(shí)間為25s；次干道時(shí)間設(shè)為20s。先通南北，后東西。南北紅綠時(shí)，東西亮紅燈。每次綠燈轉(zhuǎn)紅燈之前，黃燈要先閃爍5秒才進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在沒有急時(shí)強(qiáng)通出發(fā)時(shí)，電路按此順序循環(huán)。圖2 指示燈控制圖3.2 最小系統(tǒng)電路

9、該電路由復(fù)位電路和晶振電路組成。晶振電路由30pf的兩個(gè)電容和12MHz的一個(gè)晶振組成，復(fù)位電路由一個(gè)復(fù)位開關(guān)和一個(gè)22uf電容組成。如下圖3所示：圖3 最小系統(tǒng)電路3.3時(shí)間顯示電路的設(shè)計(jì)該電路的設(shè)計(jì)由單片機(jī)控制，通過74LS245八位驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)雙位陽極數(shù)碼管顯示時(shí)間，時(shí)間顯示按倒計(jì)時(shí)開始。該電路南北直通時(shí)間設(shè)為25s，東西直通時(shí)間為20s，黃燈閃爍時(shí)間為5s。緊急強(qiáng)通控制時(shí)間為10s。電路有圖如圖4所示圖4 時(shí)間控制電路3.4緊急強(qiáng)通控制電路 將一個(gè)開關(guān)接在P3.2端口用來做緊急強(qiáng)通，該控制需要由人工控制。主要用于119，120，110的急救搶險(xiǎn)。一旦開關(guān)按下，電路的東西和南北均亮紅燈為

10、急救車讓路，該強(qiáng)通時(shí)間控制在10s中，10s過后將自動(dòng)恢復(fù)原來的通行狀態(tài)。對于緊急情況的處理，使用中斷INT和HELP來控制,，為了保護(hù)現(xiàn)場，先把用到相關(guān)的寄存器入棧。強(qiáng)通中斷的基本程序設(shè)計(jì)如下：INT:CLR EA PUSH ACC PUSH PSW POP PSW POP ACC SETB EAHELP: MOV 50H,R2 MOV 51H,P1 MOV R2,50H MOV P1,51H3.5主要芯片 (1)單片機(jī)AT89C51(圖5)圖5 單片機(jī)芯片 其主要功能列舉如下：1、為一般控制應(yīng)用的8位單片機(jī)；2、晶片內(nèi)部具有時(shí)鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz）；3、內(nèi)部程式存儲器

11、（ROM）為 4KB；4、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）為 256B；5、外部程序存儲器可擴(kuò)充至 64KB；6、外部數(shù)據(jù)存儲器可擴(kuò)充至 64KB；7、32 條雙向輸入輸出線，且每條均 可以單獨(dú)做 I/O 的控制；8、5 個(gè)中斷向量源；9、2 組獨(dú)立的 16 位定時(shí)器；10、1 個(gè)全雙工串行通信端口；(2)共陽極雙位數(shù)碼管YG5202BH(圖6)圖6 共陽極雙位數(shù)碼管電路采用7段共陽極雙位數(shù)碼管，可以顯示“00-99”100個(gè)數(shù)字，7段數(shù)碼管由“A,B,C,D,E,F,G”七個(gè)LED數(shù)碼管組成，“DP”是小數(shù)點(diǎn)，管腳“1，2”分別控制十位和個(gè)位的位選，接高電的位顯示數(shù)字。每個(gè)位都可以獨(dú)立顯示“0-9”

12、10個(gè)數(shù)字。為得到“0”-“9”10個(gè)不同的字型符號，數(shù)碼管各段所加的電平不同，因此I/O口輸出的編碼也不同。故此，首先要建立一個(gè)字型與字段7段碼的編碼表，如下表7所示。表7 7段LED的段選碼顯示字型共陽極段選碼顯示字型共陽極段選碼0C0H592H1F9H682H2A4H7F8H3B0H880H499H990H(3)八位驅(qū)動(dòng)芯片 74LS245（圖8）圖8 八位驅(qū)動(dòng)芯片在本電路中，A0-A6接P0.0-P0.6,B0-B6接數(shù)碼管A-G,CE端接低電平有效，當(dāng)AB端為1時(shí)，數(shù)據(jù)從左向右傳送，當(dāng)AB端為0時(shí)，數(shù)據(jù)從右向左傳送。 4 結(jié)束語通過本次實(shí)習(xí)，我在查閱資料的同時(shí)對一些電子器件又有了進(jìn)一

13、步的認(rèn)識，并將以前學(xué)過的知識鞏固了一遍，真正領(lǐng)悟到了溫故而知新的益處。由于時(shí)間比較緊張，我設(shè)計(jì)的這個(gè)電路主要是實(shí)現(xiàn)的是南北和東西方向的直通。如若要實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，及人行通道的控制，則需要進(jìn)一步更改電路及程序。因?yàn)槟壳皩W(xué)的匯編還掌握的不熟練，所以只能先編到這個(gè)程度，不過，我會多多努力爭取掌握這門專業(yè)。參考文獻(xiàn)1 胡漢才 單片機(jī)原理及其接口技術(shù) M 清華大學(xué)出版，19962孟鳳果.單片機(jī)應(yīng)用自學(xué)通 北京：中國電力出版社，20053閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）. 北京：高等教育出版社，19894 周航慈 單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù)M 北京航空航天大學(xué)出版社,19915 張志良等 單片機(jī)原理與控制技術(shù)

14、M 機(jī)械工業(yè)出版社，2001 6 胡漢才 單片機(jī)原理及其接口技術(shù) M 清華大學(xué)出版，1996附錄1：源程序 ORG 0000H ；設(shè)置主程序入口 AJMP START ORG 0003H ；設(shè)置緊急處理入口 AJMP INT ORG 000BH ；定時(shí)中斷0入口 AJMP XSZD ORG 001BH ；定時(shí)中斷1入口 AJMP DSZD ORG 0030H START:MOV P1,#0 ；初始化 MOV R3,#0 MOV TMOD,#11H MOV TH0,#0D8H ；10ms定時(shí) MOV TL0,#0F0H MOV TH1,#03CH ;50ms定時(shí) MOV TL1,#0B0H MO

15、V IE,#10001011B ；開外部中斷及定時(shí)中斷 SETB IT0 ；脈沖觸發(fā)方式 SETB TR0 ；開啟定時(shí)器0 SETB TR1 ；開啟定時(shí)器1MAIN:MOV P1,#00100001B ；開南北綠燈東西紅燈 MOV R2,#32 ；定時(shí)32SLOOP:MOV 30H,R2 MOV A,R2 MOV 32H,A JNB 00H,XY ；00H標(biāo)志位為1，則有緊急情況 ACALL HELP ；調(diào)用10S救護(hù)程序 XY:CJNE R2,#0,LOOP MOV P1,#00010010B ；關(guān)南北綠燈東西紅燈，開黃燈 MOV R2,#5 ；黃燈閃爍5SLOOP1:MOV 30H,R2

16、MOV 32H,R2 JNB 00H,XY1 ACALL HELP XY1:ACALL DELAY1 MOV P1,#00010010B ACALL DELAY1 MOV P1,#00000000B CJNE R2,#0,LOOP1 MOV P1,#00001100B ;開南北紅燈東西綠燈 MOV R2,#37 ；東西綠燈時(shí)間為37S LOOP2:MOV 30H,R2 MOV A,R2 MOV 32H,A JNB 00H,XY2 ACALL HELP XY2:CJNE R2,#0,LOOP2 MOV P1,#00010010B ；關(guān)南北紅燈東西綠燈，都開黃燈 MOV R2,#5 ；黃燈閃爍5S

17、LOOP3:MOV 30H,R2 MOV 32H,R2 JNB 00H,XY3 ACALL HELP XY3: ACALL DELAY1 MOV P1,#00010010B ACALL DELAY1 MOV P1,#00000000B CJNE R2,#0,LOOP3 MOV 30H,#0 MOV 32H,#0 MOV P1,#00000000B AJMP MAINDELAY1:MOV 55H,#200 ；延時(shí)約0.08S YS:MOV 56H,#200 DJNZ 56H,$ DJNZ 55H,YS RETHELP: MOV 50H,R2 ;保護(hù)R2 MOV 51H,P1 ;保護(hù)P1 MOV

18、P1,#0 MOV P1,#00100100B ；東西南北均開紅燈 MOV R2,#10 ；延時(shí)10S D1:MOV 30H,R2 MOV 32H,R2 CJNE R2,#0,D1 MOV R2,50H MOV P1,51H MOV 30H,#0 MOV 32H,#0 CLR 00H ；標(biāo)志位清0 RET INT:CLR EA ；關(guān)中斷 PUSH ACC ；保護(hù)現(xiàn)場 PUSH PSW SETB 00H ；設(shè)置標(biāo)志位 POP PSW POP ACC SETB EA RETIXSZD:CLR EA CLR TR0 PUSH ACC PUSH PSW ACALL BM ；將現(xiàn)實(shí)秒數(shù)分為高地位存放 MOV A,30H JNZ QIN1 ；為零不顯示 MOV 40H,#10 MOV 41H,#10 QIN1:MOV R0,#40H ；R0指向緩沖區(qū)首址 MOV R1,#00000001B ；首位位選字送R1 LP0:MOV P2,R1 ；從P2口輸出位選碼 MOV DPTR,#